Для согласования поступающих с терминала сигналов с параметрами используемого аналогового или цифрового канала требуется выполнить их преобразование соответственно в аналоговый либо дискретный сигнал. Поэтому первые модемы назывались устройствами преобразования сигналов (УПС) и вместе с устройством защиты от ошибок (УЗО), а в некоторых случаях и автоматическим вызывным устройством (АВУ), входили в состав аппаратуры передачи данных (АПД).
Современные модемы, кроме преобразования сигналов и коррекции ошибок, выполняют целый ряд дополнительных функций, в том числе и интеллектуальных: автоматически устанавливают протоколы работы и максимально достижимую скорость передачи при требуемой верности и существующих качественных показателях линий связи; автоматически корректируют амплитудно- и фазочастотную характеристики каналов связи; автоматически тестируют состояния линий связи и модема с выводом результатов на печать или минидисплей; осуществляют сжатие-расширение информации; преобразовывают асинхронные сигналы оконечного оборудования в синхронные и др.
Основными являются три разновидности модемов:
· простые (без "интеллекта"), при использовании которых соединение (набор номера на телефонном аппарате) в коммутируемой телефонной сети происходит ручным способом;
· с упрощенным "интеллектом", что позволяет осуществлять программное управление набором номера;
· интеллектуальные, у которых большинство функций взаимодействия абонентской системы с телефонной сетью осуществляется программным путем.
Интеллектуальные возможности модемов реализуются благодаря наличию схемы управления.
Особую группу модемов составляют так называемые факс-модемы. Они имеют в своем составе все составные элементы факсимильных аппаратов, за исключением сканирующего и воспроизводящего устройств. Они позволяют организовать связь с обыкновенным факсимильным аппаратом (факсом), но при этом принимаемая информация об изображении выдается на компьютер, где она преобразуется в один из графических форматов. В дальнейшем полученный таким образом Документ можно редактировать, вывести на печать (принтер) или передать другому пользователю, имеющему факсимильный аппарат или компьютер с факс-модемом.
Для работы по радиоканалам, в том числе сотовой и спутниковой связи, разработаны радиомодемы, а для волоконно-оптических линий связи – оптические модемы. Их особенность вытекает из используемых линий связи. В радиоканалах вследствие большого уровня внешних помех скорость передачи информации обычно составляет 1200-9600 бит/с. В волоконно-оптических линиях связи, где уровень помех очень низкий, а полоса пропускания очень большая, скорость передачи составляет мегабиты в секунду.
Высокая верность передачи модемной связи достигается применением решающей обратной связи с использованием помехоустойчивых кодов с обнаружением и исправлением ошибок, высокая скорость –синхронным способом передачи, сжатием информации, многопозиционной модуляцией. Базовыми элементами, реализующими модемы, являются микропроцессоры.
Для программного управления режимами работы модема (его схемы управления) со стороны компьютера используется набор специальных команд. Команды управления воспринимаются модемом только, если он находится в командном режиме. Каждый конкретный модем может воспринимать определенное множество команд, в общем случае не совпадающих с командами, поддерживаемыми другими модемами. Однако для удобства их применения и совместимости коммуникационных программ необходимо иметь стандартный набор таких команд. В роли стандартов для интеллектуальных модемов в настоящее время выступает набор команд модемов фирмы Hayes, называемый также AT-командами, и команды, определяемые рекомендацией V.25bis.
Современный модем (рис. 6.5) содержит адаптеры портов канального и DTE-DCE интерфейсов, универсального процессора PU, сигнального процессора DSP и модемного процессора, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ, ROM), постоянно энергонезависимого перепрограммируемого (ППЗУ, EEPROM), оперативного запоминающего устройства (ОЗУ, RAM) и индикатора состояния модема.
Рис. 6.5
Порт интерфейса DTE-DCE обеспечивает взаимодействие модема с DTE, порт канального интерфейса – согласование электрических параметров с используемым каналом связи. Канал может быть аналоговым или цифровым, с двух- и четырехпроводным окончанием.
Универсальный процессор PU выполняет функции управления взаимодействием с DTE и индикатором состояния модема. Именно он реализует посылаемые DTE команды и управляет работой остальных устройств модема. Он также может производить операции сжатия/расширения данных.
Интеллектуальные возможности модема определяются в основном типом используемого универсального процессора PU и микропрограммой управления модема, хранящейся в ROM. Замена или перепрограммирование ROM позволяет существенно изменить его возможности, обеспечить поддержку новых протоколов или сервисных функций, например автоматическое определение номера (АОН) вызывающего абонента и др.
Энергонезависимая память EEPROM позволяет сохранить состояния устройств модема на время его выключения. Оперативное запоминающее устройство RAM используется для временного хранения данных и выполнения промежуточных вычислений как универсальным PU, так и цифровым сигнальным процессором DSP.
На сигнальный процессор DSP, как правило, возлагаются задачи по реализации основных функций (модуляции/демодуляции, кодирования/декодирования, скремблирования-скремблирования и др.). В некоторых случаях функции модуляции-демодуляции выполняются модемным процессором. Таким образом, основные функции, связанные с обработкой сигналов, реализуются цифровым сигнальным процессором, модемным процессором и собственно канальным интерфейсом.